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Dauerbeleuchtung für Analogloks (und auch Züge)

Dieses Thema im Forum "Hilfe - Es wird technisch!" wurde erstellt von ateshci, 20. Januar 2018.

  1. ateshci

    ateshci Foriker

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    Ich habe jetzt das Verfahren mit Loks und Wagen ausgiebig getestet. Das Ergebnis ist ernüchternd. Vorweg noch einmal das Prinzip: Mit einem Impuls von ~20µs Dauer muss ein Kondensator aufgeladen werden, der dann für die Pausendauer ~480µs die nötige Energie für die Beleuchtung liefert. Man kann sich vorstellen, dass Übergangswiderstände zusammen mit dem Speicherkondensator einen Tiefpass bilden können, der die erzielbare Spannung teilweise erheblich herabsetzt. Genau das passiert bei den stromabnehmnden Achsen der Wagen. Da kommen schnell mal 2..3 Ohm zusammen, die dafür sorgen, dass statt der 15V in der Spitze nur noch 10V am Kondensator anstehen. Bei Loks ist das Problem wegen des höheren Gewichts kaum zu spüren. Die besten Ergebnisse wurden übrigens mit 10µF erzielt. Die Lampenspannung der Lok betrug damit 12..13V. Bei den Wagen betrug die Lampenspannung im Stillstand aber nur 6..8V und aus der Beobachtung der Helligkeitsänderungen während der Fahrt schließe ich, dass sich das auch beim Rollen nicht ändert.
    Für mich ist das kein zufriedenstellendes Ergebnis und deshalb breche ich damit ab.
    Wesentlich erfolgversprechender ist das Benutzen des alten ems-Prinzips, wenn man das Tastverhältnis der 9kHz-Spannug an die Polung des Fahrpults koppelt und somit den Stirnlampernwechsel erzielt. Ich habe da auch schon Probefahrten mit Wagen gemacht und eine praktisch konstante, ausreichende Helligkeit erzielt. In den Wagen braucht man nur einen bipolaren Kondensator, für den sich immer Platz findet. Wegen der Drossel in der Fahrspannungszuleitung wird sich das aber nicht mit hochfrequenten PWM-Fahrpulten ( wo man aber wieder, wie weiter oben gezeigt, das Impulsprinzip mit vermutlich besserem Erfolg anwenden kann ) à la Heißwolf vertragen. (Was da allerdings 60kHz - Impulse -außer vermutlich kleinste Luftspalte ionisieren wegen der Hf-Oberwellen und so bessere Kontaktgabe erzielen - bewirken sollen, weiß der Geier. Genau genommen ist dieses Gerät erlaubnispflichtig.)
    In der Lok müssen entsprechend ( siehe die verlinkte Webseite ) mehr Bauteile untergebracht werden
     
  2. Per

    Per Foriker

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    Hast du mit Lampen oder LED getestet?
     
  3. ateshci

    ateshci Foriker

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    @Per
    Natürlich, ich schrieb doch auch so. Mit LEDs ist das Problem kaum zu spüren. Aber eine Dauerzugbeleuchtung muss lampentauglich sein. Es gibt höchstwahrscheinlich genügend Interessenten, die noch mit Lampen ausgerüstete Fahrzeuge haben.
    Nachtrag:
    Jetzt habe ich das mal mit LEDs anstelle von Lampen ausprobiert. Und -zack- sämtliche Probleme sind weg. Es leuchtet konstant im Stillstand mit kaum merkbarer Helligkeitszunahme bei voller Fahrt.
    Ich bringe das Gerödel mal zum Stammtisch mit.
    Fazit also:
    Falls man bereit ist, sämtliche Glühlampen gegen LEDs zu tauschen, dann gibt es jetzt hier eine Möglichkeit, mit geringem Aufwand auf der Fahrzeugseite eine richtungsabhängige Dauerbeleuchtung zu realisieren.
     
    Zuletzt bearbeitet: 27. Januar 2018
  4. Andre1980

    Andre1980 Foriker

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    Schade das die Lösung nicht ganz so zufriedenstellend ist.
     
  5. ateshci

    ateshci Foriker

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    Ich habe auch für die 'Glühlampenfraktion' eine Lösung, die sogar nur einen Lichtgenerator für alle Stromkreise benötigt. Allerdings verträgt sie sich vermutlich nicht mit allen Betriebsmodi des Heißwolf-Reglers. Das heißt, dem Regler passiert nichts, aber möglicherweise kommen höherfrequente Impulse ab 4..5kHz (falls es sie gibt, kann das jemand bestätigen?) nicht mehr durch. Es muss nämlich eine Drossel zum Abblocken der 9kHz-TF-Spannung zwischen Reglerausgang und Gleisstromkreis geschaltet werden.
    @Andre1980
    Eine eierlegende Wollmilchsau gibt es gerade für diese Anwendung nicht - wenn man das will, muss man digital fahren.
     
  6. Andre1980

    Andre1980 Foriker

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    Hihi, du mit deiner Eierlegenden Wollmilchsau :D

    Von unseren 4Loks hat nur eine Beleuchtung. Daher ging das Thema etwas an mir vorbei.

    Aber, wenn sich das mal ändert, werde ich mich daran und an deinen Thread erinnern.

    Es las sich nur so, als wenn etwas nicht so klappt wie gewollt.
     
  7. Klein_Elektro_Bahn

    Klein_Elektro_Bahn *Ehrenmitglied*

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    Hallo Heizer,

    sicherlich gibt es deutlich mehr Personenwagen mit Beleuchtungslämpchen als Heißwolf-Fahrregler im Betrieb auf bzw. an Analoganlagen. Sollte es im Zusammenspiel dieser beiden Komponenten bei Deinem Projekt Probleme geben, würde ich deshalb eher auf eine Kompatibilität zum Heißwolf-Fahrregler verzichten, auch wegen der von Dir genannten Hochfrequenzprobleme bei 60 kHz Pulsfrequenz.

    Ich bin schon gespannt, wie Deine endgültige Lösung aussehen wird.

    K_E_B :winker:
     
  8. Per

    Per Foriker

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    Bin ich leider nicht dabei :cry:

    Hast du schon mal einem Faulhaber getestet?
     
  9. magicTTfreak

    magicTTfreak Foriker

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    Heißwolf habe ich und einen selbstgebauten Impulsbreitenregler.
    Beides im Einsatz
    Aber nicht eine Lok oder einen Wagen mit Lampen bzw Innenlicht.
    Alles noch komplett ohne.
    Bzw. Viele Loks schon mit LED oder Triebwagen wie LVT. Ist eben heute Standard.

    Zufällig habe ich bei mir einen Conrad Beleuchtungs-Bausatz "Zug -Dauerbeleuchtung" Art.Nr.: 199486 gefunden. Den habe ich mal ungebaut geschenkt bekommen.
    Habe aber noch nichts daran geändert.
    Ob und wie sie funktioniert ...mit Heißwolf oder Implusbreitenregler weiß ich also nicht.

    Hat jemand hier generell damit Erfahrungen?

    Letztendlich würde mich eine einfach nachzubauende Lösung mit LED für ein paar Personenwagen doch interessieren.
     
  10. ateshci

    ateshci Foriker

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    @Per
    Die mittlere Ausgangsspannung des Lichtgenerators beträgt ~5..7% der max. Fahrspannung ( hängt ein bisschen von der Last ab ). Ein unbelasteter Faulhabermotor würde damit anlaufen, ein in eine Lok eingebauter wegen der Getriebe/Lagerreibung nicht.
    @magicTTfreak
    Das Conrad-Teil ist nicht mehr im Programm. Da wir alle nur mit Wasser kochen, wird damit eine TF-Spannung über die Fahrspannung gelagert ( das mache ich bei der zweiten Version auch ), im Gegensatz zu meiner Lösung ist aber keine fahrtrichtungsabhängige Lampenumschaltung möglich. Du kannst es aber, weil die Umschaltmimik in der Lok steckt, als Lichtgenerator ( mit entsprechend auf ca. 5Veff reduzierter Ausgangsspannung ) dafür verwenden. Ich habe mal gerade die technischen Daten nachgeschaut.
    Grundsätzlich ist allen überlagerten Wechselspannungssystemen zu eigen, dass sie die Spitzenspannung ( nicht die effektive! ) am Gleis und damit am Motor auf die Summe aus Fahrspannung und TF-Spannung erhöhen. Das macht nichts, solange nicht irgendwelche elektronischen Bauteile in der Lok verbaut sind, die das möglicherweise nicht vertragen. Meine zweite Lösung geht aber im Gegensatz zu allen bisher vorhandenen oder gewesenen Systemen nur mit zusätzlichen 7V auf die Fahrspannung, so dass selbst bei 'normalen' 12..14V ( ungesiebte Halbwellen ) höchstens 27V in der Spitze anstehen. Das verträgt jedes evtl. auf der Analogplatine der Steckerschnittstelle vorhandene Bauteil. Bei den alten Systemen konnten da auch mal leicht 50V in der Summe auftreten.
     
    Zuletzt bearbeitet: 28. Januar 2018
  11. magicTTfreak

    magicTTfreak Foriker

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    Deswegen will ich gar nicht erst mit den alten Systemen experimentieren.
    Mir sind solche Näherungen an 50V doch suspekt.
    Einige Kleinserienmodelle sind mir schlicht und ergreifend zu teuer oder zu rar um sie so zu testen.
    Mit Faulhabermotoren kenne ich mich nicht schon nicht so aus, weiß aber deren Preis. Deswegen wurde ja der Heißwolf auch angeschafft.

    Hätte schon gerne was Sicheres und Einfaches als Zubehör zum Wagenbeleuchten.
    Loks sind mir da nicht so wichtig.



    Edit

    Ich habe noch eine geerbte Fleischmann PRIMA LUX 550
    Aber nie getestet, aber via Google mal interessiert betrachtet.
    Da fehlt mir in erster Linie wohl noch das Anschlussteil 551 und weiterreichende Informationen.
     
    Zuletzt bearbeitet: 28. Januar 2018
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  12. ateshci

    ateshci Foriker

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    Das PRIMA-LUX arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie dias Conrad-Gerät, hat aber keine einstellbare Ausgangsspannung. Es entstand 1967, da waren auch Faulhabermotoren bei der Modellbahn die absolute Ausnahme, bei den Groß/Kleinserienmodellen waren die hochinduktiven Eisenankermotoren verbaut. Die haben die überlagerten 12..14V TF-Spannung klaglos verdaut und Elektronik gab's in den Fahrzeugen sowieso nicht. Mit so einem System konnte man die 50V Spitze problemlos erreichen, aber wie gesagt, passiert ist bei der damaligen Technik nichts.
    Zusatz:
    Das 551 ist nichts anderes als eine Ringkerndrossel ab 2,7mH/2A. Sowas kriegt man in jedem besseren Elektronikversand.
     
    Zuletzt bearbeitet: 28. Januar 2018
  13. ateshci

    ateshci Foriker

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    @magicTTfreak
    @Per
    Ich habe gerade mal einen Faulhaber 1516 mit den Nadelimpulsen von 15V bei 2kHz gemessen. Er nimmt im Stillstand bei blockierter Welle gerade mal 20mA auf. Da ist wirklich nichts zu befürchten. Aber Lampenbeleuchtung in Waggons damit ist nicht besonders. Wirklich gut ist es, die Glühbirnen gegen golden-white LEDs zu tauschen - da wird's wirklich konstant hell und man braucht sich über die Anzahl nicht viele Sorgen zu machen. Die 5mm-LEDs passen gut in die Stecklampenfassungen, das habe ich mit Hädl-Wagen, die zwei Lampen im Original eingebaut haben, durch. Aber man braucht einen Gleichrichter, damit es fahrtrichtungsunabhängig ist.
     
  14. ateshci

    ateshci Foriker

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    Nicht dass Ihr glaubt, das Thema sei eingeschlafen. ich habe ein paar H-Brücken-Schaltungen durchprobiert und festgestellt, dass die meisten mit den gängigen bipolaren Leistungstransistoren bei 9kHz nicht mehr arbeiten ( Stichwort shoot-through ) und bei 7V mit MOSFETs ist es mit P-Typen auch nicht so pralle. Aber 'dem Problem ist sich gelöst' mit konventionellen Leistungs-ICs der L29x Serie. Auch der Prototyp des Lok-Schaltkreises tut und liefert richtungsabhängig ausreichend Strom für 5 Lampen im Fahrzeug pro Richtung, wenn's sein muss.
    Ich habe jetzt also zwei funktionierende, richtungsabhängige Dauerbeleuchtungen für Analogbetrieb:
    1. Die Nadelimpulse mit 2kHz.
    Vorteil: An die vorhandene Beleuchtung braucht nur ein 47µF-Kondensator parallel geschaltet zu werden.
    Nachteil: Arbeitet nur mit LED-Beleuchtung und die Einspeisung der Impulse muss polaritätsabhängig für jeden Stromkreis erfolgen. Abgeschaltete Abschnitte müssen über zwei separate diodenentkoppelte Leitungen für's Licht versorgt werden.
    Wagen brauchen einen Gleichrichter.
    2. Überlagerte Rechteckspannung von ~7V, 9kHz
    Vorteil: Alle Arten von Beleuchtung arbeiten damit, auch Glühlampen. Es benötigt nur eine Einspeisung über bipolare Kondensatoren für alle Stromkreise. Für GBMs ist die Überwachungsspannung bei Stillstand gratis.
    Nachteil: In der Lok muss eine Schaltung eingebaut werden, an den die Lampenstromkreise ( unverändert ) angeschlossen werden. Wagen müssen einen Spannungsverdoppler für ihre Lampen haben. Baut man auf 6V-Lampen um, benötigt man nur einen Bipolarkondensator.
    Und, bitte, verschont mich mit der Frage, ob das auch bei Loks mit eingebautem Decoder funktioniert.....
     
  15. ateshci

    ateshci Foriker

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    Als erstes die 'Nadelimpulsbeleuchtung'.
    Sie erfordert, dass alle Loks und Wagen mit LEDs ausgestattet sind- was bei den neueren Modellen wohl fast durchweg der Fall ist. Der Zusatzaufwand beschränkt sich bei Loks nur darauf, parallel zur Beleuchtung V/H jeweils einen Elko von 47µF zu schalten. Die Wagen brauchen einen Gleichrichter und Kondensator.
    LOKWAG.jpg
    Aufwand muss beim Einschleifen des Nadelimpulses in den Fahrstromkreis getrieben werden.
     
  16. ateshci

    ateshci Foriker

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    Und hier ist der Impulsgenerator. Ich sagte ja, es wird kompliziert..
    NADELBEL.jpg
    Achtung: Bitte Bild genau anschauen, ich habe es wegen eines Zeichenfehlers durch die korrigierte Version ersetzt (10.02. 17:53h)
     
    Zuletzt bearbeitet: 10. Februar 2018
  17. WolfgangTT

    WolfgangTT Foriker

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    Hallo Heizer,
    schöne Sache, als Zusatzgerät zwischen vorhandenen Fahrspannungssteller und Gleisanlage zu schalten.
    Ich konnte im Schaltplan aber nicht erkennen, aus welcher Versorgungsspannung der IFR die Nadelimpulse
    erzeugt.

    Viele Grüße Wolfgang
     
  18. ateshci

    ateshci Foriker

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    Dieses Prinzip der Nadelimpulse mit Zwischenspeicherung im Elko hat einen für Glühbirnen evtl. tödlichen Nebeneffekt und deshalb schon sollte man dies, mit Ausnahme von PWM-Fahrpulten und reiner Gleichspannung, dafür auch nicht anwenden. Bei ungesiebter üblicher Fahrspannung von 12V liegt die Spitzenspannung bei 18V, für 14V sogar bei 20V. Auf die lädt sich der Kondensator bei voll aufgedrehtem Regler auf und das ist für die Lampen dann möglicherweise zuviel. Bei LEDs merkt man sogar in der Helligkeit kaum etwas zwischen Stillstand und voller Fahrt.
     
  19. ateshci

    ateshci Foriker

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    Jetzt die universelle, für alle Beleuchtungsarten brauchbare Lösung. Sie erfordert erheblich weniger Aufwand auf der Generatorseite. Das Prinzip ist hornalt und war schon 1960 populär, fast jeder Hersteller hatte mal so einen ähnlichen Generator im Programm, als die Siliziumtransistoren aufkamen. Ich habe meine ersten mit einem Gegentakt-Huth-Kühn Oszillator mit Röhren gebaut und für die Spulen nahm ich einfach, aus Radios ausgeschlachtet, 455kHz-Filterkreise. Da war natürlich in der Nachbarschaft auf Mittelwelle nichts mehr zu hören :). Nur richtungsabhängig beleuchten, das konnte keiner. Deshalb also jetzt meine Schaltung, die das kann. Sie läuft auf ~9kHz ( Obergrenze lt. Netzagentur ) und überlagert auch nur ~7V anstelle der sonst üblichen 14..15V auf die Fahrspannung. Man muss die TF-Spannung mit einer Drossel vom Fahrregler fernhalten. Diese Schaltung darf NIcHT zusammen mir PWM-Fahrpulten betrieben werden, weil in der Lok eine Spannungsverdopplung stattfindet. Eine PWM von 12..15V würde die Spannung in schädliche Höhe treiben und dann überlebt es weder der OpAmp noch die Lampen. Alles, was mit Sinushalbwellen oder = arbeitet, kann damit zusammen eingesetzt werden.
    SQUARE9K.jpg
    Hier braucht man für alle Stromkreise nur diesen einen Generator. Ihr seht aber auch, dass es für alle möglichen Arten, analog die Fahrspannung zu regeln, NICHT die eierlegende Wollmilchsau gibt - zumindest nicht dann, wenn man richtungsabhängig beleuchten will.

    Und hier der Schaltkreis für die Lok- gezeichnet für Glühbirnen:
    LOK9K.jpg
     
    Zuletzt bearbeitet: 10. Februar 2018
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  20. Per

    Per Foriker

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    Vllt. solltest du deine Schaltung nochmal leicht überarbeiten. Siehe meine Anmerkungen hier ;).
     
  21. ateshci

    ateshci Foriker

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    @Per
    Das entspricht doch der Wechsel-Stirnlicht-Skizze ein paar Beiträge vorher. Wo soll da was überarbeitet werden?
     
  22. Per

    Per Foriker

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    Die Anordnung der Dioden, LED mit gemeinsame Anode + "Doppeldiode". Nicht dass man aktuelle Modelle einer komplett neuen Verdrahtung unterziehen muss (muss man ja nicht).
     
  23. VT-Fan

    VT-Fan Foriker

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    ???
    Hi Per,
    Mach doch einfach mal ne Zeichnung, vielleicht versteht man ja dann, was Du meinst...
    Grüße Achim
     
  24. ateshci

    ateshci Foriker

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    @Per
    Es muss sichergestellt sein, dass sowohl der '+' als auch der '-'-Zweig der Beleuchtung mit einem Kondensator gepuffert werden. Das Wie ist von der vorhandenen Schaltung abhängig und nicht mein Problem.
     
  25. Klein_Elektro_Bahn

    Klein_Elektro_Bahn *Ehrenmitglied*

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    @VT-Fan
    Zeichnung? Na, da verlangst Du aber "Sachen"! ;) (P)Er ist es gewohnt, mit sehr kurzen, zumeist unverständlichen Einlässen und wenigen Schlagwörtern die Verfasser vorheriger Beiträge zu aufwändigen Erläuterungen oder zumindest zu Nachfragen zu nötigen, die dann von ihm unzureichend oder gar nicht beantwortet werden (Beispiel) ... :confused:

    K_E_B :winker:
     
    Zuletzt bearbeitet: 11. Februar 2018

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